JP2010048108A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関し、特に、燃焼室に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an in-cylinder direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber.
従来、吸気行程または圧縮行程において燃焼室内に燃料噴霧を直接噴射して、点火プラグにより燃料噴霧と空気との混合気に火花点火する筒内噴射式内燃機関が知られている。かかる筒内噴射式内燃機関は、吸気通路に燃料噴霧を噴射する内燃機関に比べて、噴射される燃料噴霧がシリンダ内壁に付着しやすいという特徴がある。このため、機関温度が低い冷機状態では、シリンダ内壁に付着した燃料噴霧(以下「付着燃料」という)の気化が促進されず、点火時期になっても付着燃料が残っているおそれがある。この場合には、付着燃料が燃焼されることなく大気中に排出されたり、或いは、付着燃料がオイルに混入してオイル希釈を起こすおそれがあった。 2. Description of the Related Art Conventionally, an in-cylinder injection internal combustion engine is known in which fuel spray is directly injected into a combustion chamber in an intake stroke or compression stroke, and an air-fuel mixture of fuel spray and air is spark-ignited by an ignition plug. Such an in-cylinder injection internal combustion engine is characterized in that the injected fuel spray is more likely to adhere to the cylinder inner wall than an internal combustion engine that injects fuel spray into the intake passage. For this reason, in a cold state where the engine temperature is low, vaporization of fuel spray adhering to the inner wall of the cylinder (hereinafter referred to as “adhered fuel”) is not promoted, and the adhering fuel may remain even at the ignition timing. In this case, the attached fuel may be discharged into the atmosphere without being burned, or the attached fuel may be mixed into the oil and cause oil dilution.
例えば、特許文献1では、筒内噴射式内燃機関において、燃料噴射時期を燃料がシリンダライナに付着しないタイミングに設定することにより燃料によるオイル希釈を抑制する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing oil dilution by fuel in a direct injection internal combustion engine by setting the fuel injection timing to a timing at which the fuel does not adhere to the cylinder liner.
しかしながら、燃料噴射時期を抑制することでオイル希釈を抑制することが可能であるが、燃料噴射時期を吸気行程初期とした場合、ピストン冠面に燃料が付着するため、スモークやPM発生の原因となるという問題がある。 However, it is possible to suppress oil dilution by suppressing the fuel injection timing. However, if the fuel injection timing is set to the initial stage of the intake stroke, fuel adheres to the piston crown surface, which may cause smoke and PM generation. There is a problem of becoming.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈およびPM発生量を低減することが可能な筒内噴射式内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a direct injection internal combustion engine capable of reducing oil dilution and PM generation during warm-up after starting the engine. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃料噴射装置により直接筒内に燃料を噴射する内燃機関において、少なくとも排気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、エンジンオイルのオイル希釈率を検出または推定するオイル希釈率算出手段と、前記エンジンオイルの油温を検出または推定する油温算出手段と、エンジン始動後暖機運転時に、前記オイル希釈率算出手段で検出または推定したオイル希釈率および前記油温算出手段で検出または推定した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定する判定手段と、前記判定手段でオイル希釈抑制制御が必要と判断された場合に、前記オイル希釈抑制制御を実行する制御手段と、を備え、前記オイル希釈抑制制御では、前記可変動弁機構の前記排気弁の閉じタイミングを吸気行程中期とし、吸気行程初期から前記排気弁が閉じるまでの間に、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を前記燃料噴射装置に噴射させること特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a variable valve mechanism capable of changing at least the opening / closing timing of an exhaust valve in an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder by a fuel injection device, An oil dilution rate calculating means for detecting or estimating the oil dilution rate of the engine oil, an oil temperature calculating means for detecting or estimating the oil temperature of the engine oil, and the oil dilution rate calculating means during the warm-up operation after starting the engine. Based on the detected or estimated oil dilution rate and the oil temperature detected or estimated by the oil temperature calculating means, a determination means for determining whether or not oil dilution suppression control is necessary, and the determination means requires oil dilution suppression control Control means for executing the oil dilution suppression control when it is determined that, in the oil dilution suppression control, the exhaust valve of the variable valve mechanism Close timing to the intake stroke mid-between from the beginning of the intake stroke until closing the exhaust valve, and wherein the ejecting part or all of the required fuel injection amount to the fuel injection device.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記オイル希釈抑制制御では、前記燃料の分割噴射を行い、吸気行程で前記排気弁が閉じるまでの間に2回の燃料噴射を行うことが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, in the oil dilution suppression control, it is desirable that the fuel is dividedly injected and the fuel is injected twice during the intake stroke until the exhaust valve is closed.
また、本発明の好ましい態様によれば、2回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量のX(%)を噴射し、1回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量の100−X(%)を噴射し、前記X(%)を前記オイル希釈率が高いほど増加させることが望ましい。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, X (%) of the required fuel injection amount is injected in the second fuel injection, and 100-X (%) of the required fuel injection amount is injected in the first fuel injection. It is desirable to increase the X (%) as the oil dilution ratio increases.
また、本発明の好ましい態様によれば、前記オイル希釈抑制制御では、前記排気弁の閉じタイミングを前記オイル希釈率が高いほど遅角させることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, in the oil dilution suppression control, it is desirable to retard the closing timing of the exhaust valve as the oil dilution ratio increases.
本発明に係る内燃機関によれば、燃料噴射装置により直接筒内に燃料を噴射する内燃機関において、少なくとも排気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、エンジンオイルのオイル希釈率を検出または推定するオイル希釈率算出手段と、前記エンジンオイルの油温を検出または推定する油温算出手段と、エンジン始動後暖機運転時に、前記オイル希釈率算出手段で検出または推定したオイル希釈率および前記油温算出手段で検出または推定した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定する判定手段と、前記判定手段でオイル希釈抑制制御が必要と判断された場合に、前記オイル希釈抑制制御を実行する制御手段と、を備え、前記オイル希釈抑制制御では、前記可変動弁機構の前記排気弁の閉じタイミングを吸気行程中期とし、吸気行程初期から前記排気弁が閉じるまでの間に、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を前記燃料噴射装置に噴射させることとしたので、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈およびPM発生量を低減させることが可能な内燃機関を提供することが可能になるという効果を奏する。 According to the internal combustion engine of the present invention, in an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder by a fuel injection device, a variable valve mechanism that can change at least the opening / closing timing of an exhaust valve, and an oil dilution rate of engine oil are detected. Or an oil dilution rate calculating means for estimating, an oil temperature calculating means for detecting or estimating the oil temperature of the engine oil, and an oil dilution rate detected or estimated by the oil dilution rate calculating means during a warm-up operation after starting the engine and Based on the oil temperature detected or estimated by the oil temperature calculation means, a determination means for determining whether or not oil dilution suppression control is necessary, and when the determination means determines that oil dilution suppression control is necessary, Control means for executing oil dilution suppression control, and in the oil dilution suppression control, the closing timing of the exhaust valve of the variable valve mechanism is set to the intake line. In the middle period, part or all of the required fuel injection amount is injected into the fuel injection device from the beginning of the intake stroke until the exhaust valve is closed. There is an effect that it becomes possible to provide an internal combustion engine capable of reducing the PM generation amount.
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
図1は、本発明の実施例に係るエンジンを表す概略構成図である。本実施例に係る内燃機関としてのエンジン10は、図1に示すように、乗用車、トラックなどの車両に搭載され、後述するインジェクタ41によって燃料噴霧を燃焼室18に直接噴射する多気筒筒内噴射式のエンジンであり、シリンダボア13内に往復運動可能に設けられるピストン14が2往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行う、いわゆる4サイクルエンジンである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine according to an embodiment of the present invention. An
このエンジン10は、多気筒筒内噴射式であって、シリンダブロック11上にシリンダヘッド12が締結されており、このシリンダブロック11に形成された複数のシリンダボア13にピストン14がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック11の下部にクランクケース15が締結され、このクランクケース15内にクランクシャフト16が回転自在に支持されており、各ピストン14はコネクティングロッド17を介してこのクランクシャフト16にそれぞれ連結されている。なお、このクランクケース15の底部には、エンジン10の各部に供給されるエンジンオイルが貯留されるオイルパン62が設けられている。オイルパン62には、エンジンオイルの油温を検出する油温センサ63が設けられており、検出した油温をECU51に出力している。なお、ここでは、油温を油温センサ63で検出することにしているが、エンジン冷却水温や運転状態等に基づいて推定することにしてもよい。
The
燃焼室18は、シリンダブロック11におけるシリンダボア13の壁面とシリンダヘッド12の下面としての筒内天井部とピストン14の頂面により構成されており、この燃焼室18は、上部、すなわち、シリンダヘッド12の下面としての筒内天井部の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。燃焼室18は、燃料と空気との混合気が燃焼可能であり、この燃焼室18の上部である筒内天井部に吸気ポート19及び排気ポート20が対向して形成されており、この吸気ポート19及び排気ポート20に対して吸気弁21及び排気弁22の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁21及び排気弁22は、シリンダヘッド12に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート19及び排気ポート20を閉止する方向(図1にて上方)に付勢支持されている。また、シリンダヘッド12には、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転自在に支持されており、吸気カム25及び排気カム26が吸気弁21及び排気弁22の上端部に接触している。
The
なお、図示しないが、クランクシャフト16に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト16と吸気カムシャフト23と排気カムシャフト24が連動可能となっている。
Although not shown, the crankshaft sprocket fixed to the
したがって、クランクシャフト16に同期して吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転すると、吸気カム25及び排気カム26が吸気弁21及び排気弁22を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート19及び排気ポート20を開閉し、吸気ポート19と燃焼室18、燃焼室18と排気ポート20とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24は、クランクシャフト16が2回転(720度)する間に1回転(360度)するように設定されている。そのため、エンジン10は、クランクシャフト16が2回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が1回転することとなる。
Therefore, when the
また、このエンジン10の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁21及び排気弁22を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構(VVT:Variable Valve Timing-intelligent)27,28となっている。この可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構27,28は、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24の軸端部にVVTコントローラ29,30が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ31,32からの油圧をこのVVTコントローラ29,30の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト23,24の位相を変更し、吸気弁21及び排気弁22の開閉時期を進角又は遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構27,28は、吸気弁21及び排気弁22の作用角(開放期間)を一定としてその開閉時期を進角又は遅角する。また、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ33,34が設けられている。
The valve mechanism of the
吸気ポート19には、吸気マニホールド35を介してサージタンク36が連結され、このサージタンク36に吸気管37が連結されており、この吸気管37の空気取入口にはエアクリーナ38が取付けられている。そして、このエアクリーナ38の空気流動方向下流側にスロットル弁39を有する負荷調節手段としての電子スロットル装置40が設けられている。また、シリンダヘッド12には、燃焼室18に直接燃料を噴射する燃料噴射手段としてのインジェクタ(燃料噴射弁)41が装着されている。このインジェクタ41は、吸気ポート19側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。このインジェクタ41は、燃焼室18に生成される吸気流動に燃料が乗るようにピストン14の頂面に向かって燃料を噴射可能である。各気筒に装着されるインジェクタ41は、デリバリパイプ42に連結され、このデリバリパイプ42には、高圧燃料供給管43を介して高圧燃料ポンプ(燃料ポンプ)44が連結されている。更に、シリンダヘッド12には、燃焼室18の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ45が装着されている。
A
一方、排気ポート20には、排気マニホールド46を介して排気管47が連結されており、この排気管47には排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxなどの有害物質を浄化処理する三元触媒48,49が装着されている。また、エンジン10には、クランキングを行うスタータモータ50が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト16を回転することができる。
On the other hand, an
ところで、車両にはマイクロコンピュータを中心として構成されエンジン10の各部を制御可能な電子制御ユニット(ECU)51が搭載されており、このECU51は、インジェクタ41や点火プラグ45などを制御可能となっている。すなわち、吸気管37の空気流動方向上流側にはエアフローセンサ52及び吸気温センサ53が装着され、また、サージタンク36には吸気圧センサ54が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧(吸気管負圧)をECU51に出力している。また、電子スロットル装置40にはスロットルポジションセンサ55が装着されており、現在のスロットル開度をECU51に出力している。ここで、ECU51は、検出されたスロットル開度や吸入空気量に基づいて内燃機関負荷としてのエンジン負荷(負荷率)を算出することができる。アクセルポジションセンサ56は、現在のアクセル開度をECU51に出力している。更に、エンジン10のクランク角度を検出するクランク角度検出手段としてのクランク角センサ57は、検出した各気筒のクランク角度をECU51に出力し、このECU51は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト16の回転速度に対応し、このクランクシャフト16の回転速度が高くなれば、クランクシャフト16の回転数、すなわち、エンジン10のエンジン回転数も高くなる。
By the way, the vehicle is equipped with an electronic control unit (ECU) 51 that is configured around a microcomputer and can control each part of the
また、シリンダブロック11にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ58が設けられており、検出したエンジン冷却水温をECU51に出力している。また、各インジェクタ41に連通するデリバリパイプ42には燃料圧力を検出する燃圧センサ59が設けられており、検出した燃料圧力をECU51に出力している。一方、排気管47には、三元触媒48の排気ガス流動方向上流側にエンジン10の空燃比を検出するA/Fセンサ60、排気ガス流動方向下流側に酸素センサ61が設けられている。A/Fセンサ60は、三元触媒48に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、検出した空燃比をECU51に出力し、酸素センサ61は、三元触媒48から排出された後の排気ガスの酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をECU51に出力している。このA/Fセンサ60により検出された空燃比(推定空燃比)は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比(理論空燃比)をフィードバック制御するために用いられる。すなわち、A/Fセンサ60は、排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度から排気空燃比をリッチ域からリーン域までの全域にわたり検出し、これをECU51にフィードバックすることにより燃料噴射量を補正し、燃焼を運転状態に合わせた最適な燃焼状態に制御可能となる。
The
したがって、ECU51は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ44を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量(燃料噴射期間)、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ41及び点火プラグ45を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ECU51は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ(理論空燃比)となるように燃料噴射量を補正している。
Therefore, the
また、ECU51は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構27,28を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁22の閉止時期と吸気弁21の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート19又は燃焼室18に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁21の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート19に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁21の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
The
さらに、本実施例では、ECU51は、冷間始動後暖機運転時に、所定の条件を満たす場合は、オイル希釈およびPM発生量(質量および粒子数)を低減するために、オイル希釈抑制制御を実行する。このオイル希釈抑制制御では、排気可変動弁機構28を制御して、排気弁22の閉じタイミングを吸気行程中期として、要求燃料噴射量の一部または全部を吸気行程初期から排気弁22が閉じるまでの間に、インジェクタ41に噴射させることにより、オイル希釈およびPM発生を防止している。
Further, in this embodiment, the
上記のように構成されるエンジン10では、ピストン14がシリンダボア13内を下降することで、吸気ポート19を介して燃焼室18内に空気が吸入され(吸気行程)、このピストン14が吸気行程下死点を経てシリンダボア13内を上昇することで空気が圧縮される(圧縮行程)。このとき、吸気行程又は圧縮行程にてインジェクタ41から燃焼室18内へ燃料が噴射され、この燃料と空気とが混合して混合気を形成する。そして、ピストン14が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ45により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン14を下降させる(膨張行程)。燃焼後の混合気は、ピストン14が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート20を介して排気ガスとして放出される(排気行程)。このピストン14のシリンダボア13内での往復運動は、コネクティングロッド17を介してクランクシャフト16に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン14は、カウンタウェイトと共にクランクシャフト16が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト16の回転に伴ってシリンダボア13内を往復する。このクランクシャフト16が2回転することで、ピストン14はシリンダボア13を2往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行い、燃焼室18内で1回の爆発が行われる。
In the
次に、図2〜図7を参照して、上記ECU51によるエンジン10の冷間始動後暖機運転時の制御を詳細に説明する。図2は、本実施例のオイル希釈抑制制御による効果を説明するための模式図である。
Next, with reference to FIGS. 2 to 7, the control during the warm-up operation after the cold start of the
上述したように、筒内直噴エンジンの冷間始動時には、気筒内の流動が弱いため、燃料の気筒壁面への付着量が多くなりやすく、気筒壁面に付着した燃料液滴の一部が気化することなくエンジンオイルに混入することで、いわゆるオイル希釈等の弊害を引き起こす虞れがある。この場合、燃料噴射時期を燃料が気筒壁面に付着しない吸気行程初期に設定することにより燃料によるオイル希釈を抑制する方法が考えられるが、燃料噴射時期を吸気行程初期とした場合、ピストン冠面に燃料が付着するため、スモークやPM発生の原因となるという問題がある。そこで、本実施例では、エンジン始動後暖機運転時に、オイル希釈抑制制御を行う場合には、排気可変動弁機構28の排気弁22の閉じタイミングを吸気行程中期とし、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を吸気行程初期から排気弁22が閉じるまでの間に、インジェクタ41から噴射させることで、オイル希釈およびPM発生量(PM質量およびPM粒子数)を低減する。
As described above, when the in-cylinder direct injection engine is cold started, the flow in the cylinder is weak, so the amount of fuel adhering to the cylinder wall tends to increase, and some of the fuel droplets adhering to the cylinder wall vaporize. If it is mixed into the engine oil without causing any trouble, there is a risk of causing a harmful effect such as so-called oil dilution. In this case, a method of suppressing oil dilution by fuel by setting the fuel injection timing to the initial stage of the intake stroke where the fuel does not adhere to the cylinder wall surface can be considered.However, if the fuel injection timing is set to the initial stage of the intake stroke, Since fuel adheres, there is a problem of causing smoke and PM generation. Therefore, in this embodiment, when oil dilution suppression control is performed during the warm-up operation after the engine is started, the closing timing of the
図2に示すように、排気弁22の閉じタイミングを吸気行程の中期として、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を吸気行程初期から排気弁22が閉じるまでに噴射すると、インジェクタ41により燃焼室18内に噴射された燃料70は、排気弁22から逆流した排気ガスの空気の流れと温度上昇により、燃料の蒸発の促進およびその貫徹力の低下により、燃料70がピストン14の冠面やシリンダボア13(シリンダ壁面)に付着することを抑制でき、オイル希釈およびPM発生量の低減を両立させることが可能となる。
As shown in FIG. 2, when the closing timing of the
図3は、上記ECU51によるエンジン10の冷間始動後暖機運転時の制御を説明するためのフローチャートである。図3を参照して、上記ECU51によるエンジン10の冷間始動後暖機運転時の制御を説明する。同図において、まず、ECU51は、油温センサ63で検出された油温を取り込んだ後(ステップS1)、オイル希釈率wt%を検出または推定して算出する(ステップS2)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the control by the
ここで、オイル希釈率wt%は、エンジンオイルに含まれる燃料重量をエンジンオイル重量で除した値であり、例えば、下記式(1)で表すことができる。オイル希釈率wt%の検出または推定方法は公知の方法を使用することができ、例えば、特開2006−183563号公報の方法を使用することができるので、ここではその詳細な説明を省略する。 Here, the oil dilution rate wt% is a value obtained by dividing the weight of the fuel contained in the engine oil by the weight of the engine oil, and can be represented by, for example, the following formula (1). As a method for detecting or estimating the oil dilution rate wt%, a known method can be used. For example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-183563 can be used, and detailed description thereof is omitted here.
オイル希釈率=(エンジンオイルに供給された燃料重量−エンジンオイルから蒸発した燃料重量)/エンジンオイル重量・・・(1) Oil dilution ratio = (weight of fuel supplied to engine oil−weight of fuel evaporated from engine oil) / weight of engine oil (1)
ECU51は、算出したオイル希釈率および検出した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御判定マップを参照して、オイル希釈抑制制御を実行するか否かを判定する(ステップS3)。図4は、オイル希釈抑制制御判定マップの一例を示す図である。同図に示すように、オイル希釈抑制制御判定マップは、油温およびオイル希釈率%を変数として、実験またはシミュレーションで求めた好適なオイル希釈抑制制御実行領域A1が登録されている。オイル希釈抑制制御実行領域A1は、油温<規定温度T2(エンジン暖機前)、かつ、オイル希釈率が基準値以上の領域である。ECU51は、現在のオイル希釈率および油温に基づいて、オイル希釈抑制制御判定マップを参照して、オイル希釈抑制制御実行領域A1にあるか否かを判定する。
Based on the calculated oil dilution rate and the detected oil temperature, the
ECU51は、オイル希釈抑制制御を実行しない場合には(ステップS3の「No」)、通常運転制御を実行し(ステップS4)、通常のバルブタイミングおよび燃料噴射時期でインジェクタ41から燃料を噴射する(ステップS5)。通常運転制御では、排気弁22の閉じ後に、吸気行程で2回燃料噴射を行う。
When the oil dilution suppression control is not executed (“No” in step S3), the
他方、ECU51は、オイル希釈抑制制御を実行する場合には(ステップS3の「Yes」)、油温・オイル希釈率/吸気行程噴射量算出マップを参照して、算出したオイル希釈率wt(%)および検出した油温(℃)に基づいて、吸気行程での燃料噴射量X(%)を決定する(ステップS6)。
On the other hand, when executing the oil dilution suppression control (“Yes” in step S3), the
図5は、油温・オイル希釈率/吸気行程噴射量マップの一例を示す図である。同図に示すように、油温・オイル希釈率/吸気行程噴射量マップは、油温およびオイル希釈率を変数として、実験またはシミュレーションで求めた好適な吸気行程の2回目の燃料噴射量X(%)が50%〜100%の間で段階的に登録されており、オイル希釈率が高くなるほど、吸気行程の2回目の燃料噴射量X(%)を増加させている。ECU51は、油温・オイル希釈率/吸気行程噴射量マップを参照し、現在のオイル希釈率および油温に対応する油温・オイル希釈率/吸気行程噴射量マップの吸気行程の2回目の燃料噴射量X(%)を算出する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an oil temperature / oil dilution rate / intake stroke injection amount map. As shown in the figure, the oil temperature / oil dilution rate / intake stroke injection amount map is a variable of the oil temperature and oil dilution rate as variables, and the second fuel injection amount X ( %) Is registered stepwise between 50% and 100%, and the second fuel injection amount X (%) in the intake stroke is increased as the oil dilution ratio increases. The
つぎに、ECU51は、油温・オイル希釈率/排気弁閉じタイミング(EVC)マップを参照して、算出したオイル希釈率および検出した油温に対応する排気弁閉じタイミングを決定する(ステップS7)。図6は、油温・オイル希釈率/排気弁閉じタイミングマップの一例を示す図である。同図に示すように、油温・オイル希釈率/排気弁閉じタイミングマップは、油温およびオイル希釈率を変数として、実験またはシミュレーションで求めた好適な排気弁閉じタイミングが、ATDC=60°〜90°の間で段階的に登録されており、通常運転領域の排気弁閉じタイミング(ECV)のATDC=3°に比して、排気弁22閉じタイミングを遅角し、オイル希釈率が高くなるほど、排気弁22の閉じタイミングの遅角量を増加させている。
Next, the
ECU51は、算出した排気弁閉じタイミングおよび燃料噴射量でインジェクタ41に燃料噴射を行わせる(ステップS5)。すなわち、排気弁22の閉じタイミングを吸気行程中期として、吸気行程で排気弁22が閉じられるまでの間に、燃料の分割噴射を行い、1回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量の100−X(%)の燃料を噴射し、2回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量のX(%)の燃料を噴射する。
The
図7は、通常運転制御時とオイル希釈抑制制御時の排気弁開閉タイミングおよび燃料噴射時期のタイミングチャートの一例を示す図である。同図において、(A)は通常運転制御時、(B)はオイル希釈抑制制御時を示しており、燃料噴射を2回行う場合を示している。通常運転制御時には、(A)に示すように、排気弁22を閉じた後、吸気工程で2回燃料噴射する。例えば、通常運転制御における各回の燃料噴射量は要求燃料噴射量の50%とすることができる。他方、オイル希釈抑制制御の場合には、(B)に示すように、排気弁22の閉じタイミングを、通常運転制御時よりも遅角して、吸気行程中期とする。そして、吸気工程において、排気弁22が閉じる前に、要求燃料噴射量の100−X(%)の1回目の燃料噴射および要求燃料噴射量のX(%)の2回目の燃料噴射を行う。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a timing chart of the exhaust valve opening / closing timing and the fuel injection timing during normal operation control and oil dilution suppression control. In the figure, (A) shows normal operation control, and (B) shows oil dilution suppression control, and shows a case where fuel injection is performed twice. During normal operation control, as shown in (A), after the
以上説明したように、本実施例によれば、筒内直噴内燃機関において、ECU51は、エンジン始動後暖機運転時に、検出または推定したオイル希釈率および油温センサ63で検出された油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定し、オイル希釈抑制制御が必要と判断した場合には、オイル希釈抑制制御を実行し、排気可変動弁機構28による排気弁22の閉じタイミングを吸気行程中期とし、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を吸気行程初期から排気弁22が閉じるまでの間にインジェクタ41に噴射させることとしたので、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈およびPM発生量を低減することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, in the direct injection internal combustion engine, the
また、本実施例によれば、オイル希釈抑制制御では、燃料の分割噴射を行い、吸気行程で排気弁22が閉じるまでの間に2回目の燃料噴射を行うこととしたので、エンジン始動後暖機運転時のオイル希釈とPM発生量のバランスを図ることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, in the oil dilution suppression control, fuel split injection is performed, and the second fuel injection is performed until the
また、本実施例によれば、オイル希釈抑制制御の2回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量のX(%)を噴射し、1回目の燃料噴射では、要求燃料噴射量の100−X(%)を噴射し、噴射量X(%)をオイル希釈率が高いほど増加させることとしたので、オイル希釈率に応じてオイル希釈抑制の度合いを調整することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, X (%) of the required fuel injection amount is injected in the second fuel injection of the oil dilution suppression control, and 100-X (the required fuel injection amount in the first fuel injection). %) And the injection amount X (%) is increased as the oil dilution rate is higher. Therefore, the degree of oil dilution suppression can be adjusted according to the oil dilution rate.
また、本実施例によれば、オイル希釈抑制制御では、排気弁22の閉じタイミングをオイル希釈率が高いほど遅角させることとしたので、オイル希釈率に応じてオイル希釈抑制の度合いを調整することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, in the oil dilution suppression control, the closing timing of the
なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。また、オイル希釈抑制制御では、吸気行程での燃料噴射時期に合わせて、電磁バルブ等を用いて排気弁22を再度開閉する構成としてもよい。
The internal combustion engine according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. In the oil dilution suppression control, the
以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃焼室に直接燃料を噴射する種々の筒内直接噴射式内燃機関に用いて好適である。 As described above, the internal combustion engine according to the present invention is suitable for use in various in-cylinder direct injection internal combustion engines that inject fuel directly into a combustion chamber.
10 エンジン(内燃機関)
13 シリンダボア
14 ピストン
18 燃焼室
19 吸気ポート
20 排気ポート
21 吸気弁
22 排気弁
27 吸気可変動弁機構
28 排気可変動弁機構
41 インジェクタ(燃料噴射装置)
45 点火プラグ
51 ECU(制御手段、判定手段、オイル希釈率算出手段)
58 水温センサ
63 油温センサ(油温算出手段)
10 Engine (Internal combustion engine)
13 Cylinder bore 14
45
58 Water temperature sensor
63 Oil temperature sensor (oil temperature calculation means)
Claims (4)
少なくとも排気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、
エンジンオイルのオイル希釈率を検出または推定するオイル希釈率算出手段と、
前記エンジンオイルの油温を検出または推定する油温算出手段と、
エンジン始動後暖機運転時に、前記オイル希釈率算出手段で検出または推定したオイル希釈率および前記油温算出手段で検出または推定した油温に基づいて、オイル希釈抑制制御が必要か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段でオイル希釈抑制制御が必要と判断された場合に、前記オイル希釈抑制制御を実行する制御手段と、
を備え、
前記オイル希釈抑制制御では、前記可変動弁機構の前記排気弁の閉じタイミングを吸気行程中期とし、吸気行程初期から前記排気弁が閉じるまでの間に、要求燃料噴射量の一部若しくは全部を前記燃料噴射装置に噴射させること特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder by a fuel injection device,
A variable valve mechanism capable of changing at least the opening / closing timing of the exhaust valve;
Oil dilution rate calculating means for detecting or estimating the oil dilution rate of engine oil;
Oil temperature calculating means for detecting or estimating the oil temperature of the engine oil;
Determines whether or not oil dilution suppression control is necessary based on the oil dilution rate detected or estimated by the oil dilution rate calculation means and the oil temperature detected or estimated by the oil temperature calculation means during warm-up operation after engine startup Determination means to perform,
Control means for executing the oil dilution suppression control when the determination means determines that the oil dilution suppression control is necessary;
With
In the oil dilution suppression control, the closing timing of the exhaust valve of the variable valve mechanism is set to the middle of the intake stroke, and part or all of the required fuel injection amount is from the initial intake stroke to the closing of the exhaust valve. An internal combustion engine characterized by being injected by a fuel injection device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008211075A JP2010048108A (en) | 2008-08-19 | 2008-08-19 | Internal combustion engine |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012012946A (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Mazda Motor Corp | Control device for direct injection gasoline engine |
JP2014025351A (en) * | 2012-07-24 | 2014-02-06 | Daihatsu Motor Co Ltd | Control unit of internal combustion engine |
WO2014141598A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-18 | 株式会社デンソー | Cylinder injection type internal combustion engine and fuel injection controller |
-
2008
- 2008-08-19 JP JP2008211075A patent/JP2010048108A/en active Pending
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